DE2718357A1 - PYROTECHNICAL DEVICE FOR CLOSING A LINE - Google Patents
PYROTECHNICAL DEVICE FOR CLOSING A LINEInfo
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Description
Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. FinckePatent attorneys Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke
Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. HuberDipl.-Ing. F. A. Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber
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Pyrotechnische Einrichtung zum Verschließen einer LeitungPyrotechnic device for closing a pipe
Die Erfindung betrifft eine pyrotechnische Einrichtung zum Verschließen einer Leitung durch Zusammendrücken, und zwar ist die Erfindung insbesondere dazu bestimmt, eine Leitung schnell und dicht zu verschließen, die ein gefährliches Strömungsmittel führt.The invention relates to a pyrotechnic device for closing a line by pressing it together, in particular, the invention is intended to quickly and tightly close a conduit which is a dangerous one Fluid leads.
Die bisher bekannten pyrotechnischen Einrichtungen für das Verschließen einer Leitung weisen allgemein Elemente auf, die, wenn sie durch eine pyrotechnische Vorrichtung bewegt werden, geeignet sind, die Leitung zu zerstören, indem sie in diese eindringen.The previously known pyrotechnic devices for closing a conduit generally have elements which, when moved by a pyrotechnic device are capable of destroying the line by penetrating it.
Auch haben diese Einrichtungen insbesondere den Nachteil, daß sie eine genaue Herstellung für ihre Anpassung an eine gegebene Leitungsart erfordern, daß sie Montagevorgänge großer Kompliziertheit an bzw. in den Leitungen notwendig machen, und daß sie schließlich die Strömung des Fluids vor dem Verschließen stören.These devices also have the particular disadvantage that they are precisely manufactured for their adaptation To require a given type of line that it requires assembly operations of great complexity on or in the lines make, and that they eventually interfere with the flow of the fluid prior to occluding.
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Mit der Erfindung soll eine Einrichtung^ ZUnTTO?- schließen einer Leitung, insbesondere einer Rohrleitung, geschaffen werden, mit der die vorstehenden Nachteile überwunden werden und die außerdem eine Anzahl von Vorteilen aufweist, insbesondere bezüglich der dichten Art des Verschlusses und der Schnelligkeit, mit der dieser Verschluß erreicht wird.The invention is intended to be a device ^ ZUnTTO? - close a line, in particular a pipeline, are created with which the above disadvantages are overcome and which also has a number of advantages, particularly with regard to the tight nature of the closure and the speed with which this closure is achieved.
Die pyrotechnische Einrichtung zum Verschließen einer Leitung zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß sie folgendes aufweist:The pyrotechnic device for closing a line is characterized according to the invention in that it has the following:
Eine Hebe- bzw. Druckvorrichtung, die einen Kolben und einen Zylinder bzw. Zylinderkopf besitzt, wobei der Kolben an seiner Basis eine Kammer aufweist, die zusammen mit dem Boden des Zylinders bzw. Zylinderkopfes eine Unterbringung bzw. einen Unterbringungsraum begrenzt, die bzw. der mittels einer Dichtung abgedichtet ist, welche zwischen die seitlichen Wände des Kolbens und des Zylinders bzw. Zylinderkopfes der Hebe- bzw. Druckvorrichtung eingefügt ist;A lifting device that has a piston and a cylinder or cylinder head, the piston has a chamber at its base which, together with the bottom of the cylinder or cylinder head, provides accommodation or an accommodation space which is sealed by means of a seal which is between the lateral walls of the piston and the cylinder or cylinder head of the lifting or pressing device is inserted;
eine in der Unterbringung angeordnete pyrotechnische Vorrichtung bzw. Anordnung zum Steuern bzw. Betätigen der Hebe- bzw. Druckvorrichtung;a pyrotechnic device or arrangement arranged in the accommodation for controlling or actuating the lifting or pressing device;
ein System zum Entflammen bzw. Zünden der für die Steuerung bzw. Betätigung der Hebe- bzw. Druckvorrichtung vorgesehenen pyrotechnischen Vorrichtung bzw. Anordnung; unda system for igniting or igniting the control or actuation of the lifting or pushing device envisaged pyrotechnic device or arrangement; and
zwei Teile, die beiderseits der Leitung, insbesondere Rohrleitung, angeordnet sind und aufgrund der Entflammung bzw. des Zündens der pyrotechnischen Vorrichtung bzw. Anordnung für die Steuerung bzw. Betätigung der Hebe- bzw. Druckvorrichtung zum Zwecke des Verschließens der Leitung aufeinander zu geschleudert werden; wobei das eine dieser Teile fest bzw. formschlüssig mit dem Kolben der Hebe- bzw. Druckvorrichtung verbunden ist, während das andere dieser Teile mechanisch durch Bolzen mit dem Zylinder bzw. Zylinderkopf der Hebe- bzw. Druckvorrichtung verbunden ist; wobeitwo parts, which are arranged on both sides of the line, in particular pipeline, and due to the inflammation or the ignition of the pyrotechnic device or arrangement for the control or actuation of the lifting or Pressure device are thrown towards each other for the purpose of closing the line; being the one of these Parts are firmly or positively connected to the piston of the lifting or pressure device, while the other of this Parts are mechanically connected by bolts to the cylinder or cylinder head of the lifting or pushing device; whereby
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weiterhin das Teil, das fest bzw. formschlüssig mit dem Kolben verbunden ist, zu einer Verschiebebewegung durch die Bolzen frei geführt ist.continue the part that is firmly or positively connected to the piston to a sliding movement through the Bolt is guided freely.
Die vorstehend gekennzeichnete Einrichtung, die einen einfachen Aufbau hat, ist insbesondere dazu geeignet, für das Verschließen einer Leitung benutzt zu werden, die ein gefährliches Strömungsmittel führt, da sich diese Vorrichtung vollständig außerhalb der Leitung befindet, was es gestattet, alle die Schwierigkeiten zu vermeiden, die sich aus einem Eingriff in eine solche Leitung und der Einführung eines Materials, das eventuell unverträglich mit dem von der Leitung geführten Strömungsmittel ist, in diese Leitung ergeben.The device characterized above, which has a simple structure, is particularly suitable for the occlusion of a line that carries a dangerous fluid because this device is used is completely out of line, thus avoiding all of the troubles that arise from one Intervening in such a line and introducing a material that may be incompatible with that of the line guided fluid is resulted in this line.
Darüberhinaus hat die Einrichtung den Vorteil, daß sie außerdem das gleichzeitige Verschließen mehrerer Leitungen ermöglicht.In addition, the device has the advantage that it also enables several lines to be closed off at the same time enables.
Gemäß der Erfindung sind die Massen der Bestandteile der Einrichtung, die aufgrund der Entflammung bzw. Zündung der pyrotechnischen Vorrichtung bzw. Anordnung in Bewegung gesetzt werden, also die Massen der erwähnten Teile, des Kolbens und des Zylinders bzw. Zylinderkopfes der Hebe- bzw. Druckvorrichtung sowie der erwähnten Bolzen, vorzugsweise in der Weise ausgewählt, daß die Verschiebungen der aufeinander zu geschleuderten Teile gleich sind.According to the invention, the masses are the constituent parts of the device which are due to ignition or ignition the pyrotechnic device or arrangement are set in motion, so the masses of the parts mentioned, the piston and the cylinder or cylinder head of the lifting or pressure device and the bolts mentioned, preferably in selected in such a way that the displacements of the parts thrown towards each other are equal.
Auf diese Weise ist es möglich, eine Leitung, insbesondere Rohrleitung, zu verschließen, ohne eine nennenswerte Verschiebung ihrer Achse zu bewirken.In this way it is possible to close a line, in particular a pipeline, without a significant one To cause displacement of their axis.
Andererseits haben die genannten Teile gemäß der Erfindung eine Form, die sich dazu eignet, eine solche Deformation der Leitung zu erzeugen, durch die die Dichtigkeit des Verschlusses der Leitung sichergestellt wird. On the other hand, according to the invention, said parts have a shape which is suitable for producing such a deformation of the conduit as to ensure the tightness of the closure of the conduit .
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Bei Teilen einer gegebenen Form kann man außerdem im Inneren der Leitung zum Zwecke der Vervollkommnung bzw. Erhöhung der Dichtheit ihres Verschlusses eine Hülse, Buchse oder dergl. aus Elastomer anordnen.In the case of parts of a given shape, one can also use the inside of the pipe for the purpose of perfecting or To increase the tightness of your closure, arrange a sleeve, socket or the like made of elastomer.
Gemäß einem speziellen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht die pyrotechnische Vorrichtung bzw. Anordnung vorzugsweise aus einer Patrone mit Pulver auf der Basis von Nitroglycerin und Nitrocellulose, deren Entflammungseinrichtung bzw. Zünder von niedriger Intensität sein kann.According to a special embodiment of the device according to the invention, the pyrotechnic device or arrangement preferably consists of a cartridge Powder based on nitroglycerine and nitrocellulose, the ignition device or igniter of which can be of low intensity.
Weiterhin kann das System zur Entflammung bzw. zum Zünden der vorerwähnten pyro technischen Vorrichtung bzw. Anordnung gemäß einem AüsfUhrungsbeispiel der Erfindung einen Generator zum Erzeugen von elektrischen Impulsen umfassen, der an die Entflammungseinrichtung bzw. den Zünder der pyrotechnischen Vorrichtung bzw. Anordnung angepaßt ist, sowie einen Detektor, der diesen Generator betätigt bzw. in Betrieb setzt.Furthermore, the system for igniting or igniting the aforementioned pyro technical device or arrangement according to an exemplary embodiment of the invention can be a Include generator for generating electrical pulses, which is adapted to the ignition device or the igniter of the pyrotechnic device or arrangement, and a detector that activates or starts this generator.
Schließlich besitzt die Einrichtung nach der Erfindung gemäß einem speziellen, vorgenannten Ausführungsbeispiel eine sehr niedrige Ansprechzelt, die unterhalb von 10 msec liegt (diese Ansprechzeit entspricht der Zeit, die erforderlich ist, um das Verschließen der Leitung zu bewirken, wenn ein Befehl zum Verschließen gegeben worden ist, z.B. durch einen Stoßaufnehmer).Finally, the device according to the invention has according to a special, aforementioned embodiment a very low response time of less than 10 msec (this response time corresponds to the time required to cause the line to close when a command to close has been given, e.g. by a shock absorber).
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand einiger, in den Fig. 1 bis 3B der Zeichnung im Prinzip dargestellter, besonders bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert; es zeigen:Further features and advantages of the invention are explained in more detail below with reference to some particularly preferred exemplary embodiments shown in principle in FIGS. 1 to 3B of the drawing; show it:
Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Einrichtung;1 shows a longitudinal sectional view of a device according to the invention;
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Fig. 2 ein weiteres AusfUhrungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Verschließen einer Leitung, die zu einem Kreislauf der Zuführung oder Entleerung eines Strömungsmittels eines Behälters gehört, und zwar teilweise im Schnitt dargestellt; und2 shows a further exemplary embodiment of the invention Device for closing a line leading to a circuit for supplying or emptying a fluid of a container, partially shown in section; and
Fig. 3a und 3b einen Querschnitt durch zwei spezielle AusfUhrungsbeispiele von Teilen der Einrichtung, zwischen denen die Leitung zusammengedrückt wird.3a and 3b show a cross section through two special exemplary embodiments of parts of the device, between which the line is compressed.
Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die dort dargestellte erfindungsgemäße Einrichtung zwei Teile 1a und 1b aufweist, die dazu bestimmt sind, die Leitung 3, die hier eine Rohrleitung ist, durch Zusammendrücken zu verschließen, indem sich diese Teile einander annähern.From Fig. 1 it can be seen that the device according to the invention shown there has two parts 1a and 1b, which are intended to close the line 3, which is a pipeline here, by pressing together these parts approach each other.
Zu diesem Zweck sind die Teile 1a und 1b so ausgebildet und angeordnet, daß sie mit einer pyrotechnischen Druck- bzw. Preßvorrichtung zusammenwirken, deren Kolben mit 5 und deren Bodenstück, Zylinder bzw. Zylinderkopf mit 7 bezeichnet ist (das letztere Teil wird hier abgekürzt als "Zylinderkopf bezeichnet).For this purpose, the parts 1a and 1b are designed and arranged so that they are connected to a pyrotechnic Co-operating pressure or pressing device, the piston with 5 and the bottom piece, cylinder or cylinder head with 7 is (the latter part is abbreviated here as the "cylinder head").
Gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung ist das Teil 1b fest bzw. formschlüssig mit dem Kolben 5 der pyrotechnischen Hebe- bzw. Druck- bzw. Preßvorrichtung (abgekürzt als "Druckvorrichtung" bezeichnet) verbunden, während das Teil 1a mechanisch mit dem Zylinderkopf verbunden ist, und zwar mittels der Bolzen 9, welche das Teil 1b zu dessen freier Translations- bzw. Verschiebebewegung führen.According to an essential feature of the invention, the part 1b is fixed or form-fitting with the piston 5 of the pyrotechnic lifting or pressing or pressing device (abbreviated as "pressure device") connected while the part 1a is mechanically connected to the cylinder head by means of the bolts 9, which the part 1b to its lead free translation or displacement movement.
Außerdem ist aus Fig. 1 ersichtlich, daß der Kolben 5 an seiner Basis eine Kammer 13 aufweist, die mit dem Boden des Zylinderkopfes 7 eine Unterbringung bzw. Lagerung bzw. einen Raum für eine pyrotechnische Patrone 11 begrenzt.In addition, it can be seen from Fig. 1 that the piston 5 has a chamber 13 at its base, which with the Bottom of the cylinder head 7 defines an accommodation or storage or a space for a pyrotechnic cartridge 11.
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Schließlich ist erkennbar, daß die Abdichtung zwischen dem Kolben 5 und dem Zylinderkopf 7 der Druckvorrichtung durch die Dichtung 15 erzielt wird.Finally, it can be seen that the seal between the piston 5 and the cylinder head 7 of the printing device is achieved by the seal 15.
Diese Patrone 11 weist in an sich bekannter Weise im Inneren eines isolierenden Gehäuses bzw. Behältnisses, das vorzugsweise aus Plexiglas (Acrylglas) besteht, einerseits eine unter Berücksichtigung der Trägheit, gegen welche die Bestandteile in Bewegung zu setzen sind, und der Deformationsenergie der Leitung geeignet bemessene Hasse eines pyrotechnischen Pulvers auf sowie andererseits einen Zünder; dieser Zünder, der in das genannte Pulver versenkt und auf bzw. an dem Gehäuse bzw. Behältnis befestigt ist, ist mit einem in dieser Figur nicht dargestellten, elektrischen System zur Entflammung bzw. Zündung der pyrotechnischen Masse verbunden.This cartridge 11 has in a manner known per se inside an insulating housing or container which is preferably made of Plexiglas (acrylic glass), on the one hand one taking into account the inertia against which the Components are to be set in motion, and the deformation energy of the line suitably dimensioned Hasse a pyrotechnic Powder on and on the other hand an igniter; this detonator, which sunk into said powder and on or on the housing or container is attached to an electrical system not shown in this figure for Ignition or ignition of the pyrotechnic mass connected.
Das Pulver, das bei der erfindungsgemäßen Einrichtung verwendet wird, ist vorzugsweise ein Pulver auf der Basis von Nitroglycerin und Nitrocellulose, graphitiert und mit Diphenylamin stabilisiert, und der Zünder ist von niedriger Intensität.The powder that is used in the device according to the invention is preferably a powder on the base of nitroglycerin and nitrocellulose, graphitized and stabilized with diphenylamine, and the detonator is of lower Intensity.
Die Funktionsweise der vorstehend erläuterten Einrichtung ist wie folgt:The functioning of the device explained above is as follows:
Durch das Zünden der Patrone 11 wird eine Gasmenge frei, die ausreicht, um Bewegungen des Zylinderkopfes 7 und des Kolbens 5 in Richtung aufeinander in Gang zu setzen. Der Zylinderkopf 7 treibt die Bolzen 9 an,und infolgedessen werden die Teile 1a und 1b aufeinander zu geschleudert, so daß sie dadurch ein Zusammendrücken der Leitung 3 bewirken.By igniting the cartridge 11, an amount of gas is released which is sufficient to set movements of the cylinder head 7 and the piston 5 in the direction of one another in motion. D e r cylinder head 7 drives the pin 9, and the parts are consequently thrown 1a and 1b to each other so as to thereby cause a compression of the conduit. 3
Nachstehend seien die Parameter einer vorzugsweisen Ausführungsform der Einrichtung zum Verschließen einer Leitung aus rostfreiem Stahl ohne Hervorrufen einer merklichen Verschiebung der Achse dieser Leitung gegeben, wobei derThe following are the parameters of a preferred embodiment of the device for closing a line made of stainless steel without causing any appreciable displacement of the axis of this pipe, the
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Durchmesser dieser Leitung zwischen 22 und 80 mm liegt und die Leitung ein Strömungsmittel führt, das unter einem Druck zwischen 10 und 5 Torr steht:The diameter of this line is between 22 and 80 mm and the line carries a fluid that is under pressure between 10 and 5 Torr:
Massen der unterschiedlichen Bestandteile, die in Bewegung gesetzt werden:Masses of the different components that are set in motion:
Teil 1a 400 gPart 1a 400 g
Teil 1b + Kolben 5 1400 gPart 1b + piston 5 1400 g
Zylinderkopf 7 400 gCylinder head 7 400 g
Bolzen 9 600 gBolt 9 600 g
Masse eines doppelbasigen Pulvers GBSe 120:400 mg im Beispiel eines Rohrs aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von 20 bis 22 mm;Mass of a double-base powder GBSe 120: 400 mg in the example of a stainless steel tube with a diameter of 20 to 22 mm;
Zünder, der unter der Bezeichnung B66 von der Firma Davey Bickford vertrieben wird;Fuse sold by Davey Bickford under the designation B66;
ein Zündsystem, das einen Generator zur Erzeugung elektrischer Impulse aufweist, der an den Zünder angepaßt ist, und ein Detektor, der diesen Generator betätigt.an ignition system that uses a generator to produce electrical Has pulses adapted to the detonator and a detector which operates this generator.
Bei diesen Parametern für die Ausführung einer Einrichtung beträgt die mittlere Verschlußzeit 5 msec, und die Dichtheit des Verschlusses ist ungefähr 9 x 10 at cnr/sec.With these parameters for the implementation of a device, the mean shutter speed is 5 msec, and the The tightness of the closure is approximately 9 x 10 at cnr / sec.
Weiterhin sei darauf hingewiesen, daß, wenn man im Inneren der Leitung in der Nähe der Teile 1a und 1b von geeigneter Form eine Hülse bzw. Buchse auf Elastomer anordnet, die Dichtheit des Verschlusses etwa 10"' at cnr/see beträgt.It should also be noted that if you are inside the conduit in the vicinity of parts 1a and 1b of more suitable Form a sleeve or bushing on elastomer, the tightness of the closure is about 10 "'at cnr / see.
In Fig. 2 sind schematisch zwei Einrichtungen 1· und 1" der Art dargestellt, wie in Fig. 1 veranschaulicht, und diese Einrichtungen werden zum Verschließen der Leitungen 3* und 3" in Betrieb gesetzt, wobei diese Leitungen beispielsweise Zuführungs- und Abführungsleitungen für die Zuführung eines Fluids in einen Behälter 17 bzw. für die Abführung bzw. Evakuierung des Fluids aus dem Behälter 17 entsprechen. In Fig. 2, two devices 1 · and 1 "of the type illustrated in Fig. 1, and these devices are used to close the lines 3 * and 3 "put into operation, these lines being for example Supply and discharge lines for the supply of a fluid in a container 17 or for the discharge or evacuation of the fluid from the container 17.
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Man erkennt aus dieser Figur, daß die Zünder der Verschließeinrichtungen 1' und 1" mit einer Zündeinrichtung verbunden sind, welche in den Widerständen der Zünder diejenigen elektrischen Impulse erzeugt bzw. zu den Widerständen diejenigen elektrischen Impulse liefert, die für deren Zündung erforderlich sind; diese Zündeinrichtung 19 wird von einem Detektor 21 betätigt, der so eingerichtet bzw. ausgebildet ist, daß er irgendeine physikalische Größe (Temperatur, Beschleunigung, Druck usw.) ermittelt.It can be seen from this figure that the detonators of the closure devices 1 'and 1 "are equipped with an ignition device are connected, which generates those electrical impulses in the resistors of the detonator or to the resistors supplies the electrical impulses necessary for their ignition; this ignition device 19 is actuated by a detector 21 which is set up or designed in such a way that it detects any physical quantity (temperature, Acceleration, pressure, etc.).
Bei einem derartigen Betrieb der Einrichtungen 1f und 1" wird ein schnelles Verschließen der einen der Leitungen 3f und 3" erzielt, wenn der Detektor 21 beispielsweise eine Temperaturerhöhung erfährt, die eine vorbestimmte bzw. voreingestellte Schwelle erreicht, oder wenn er einen Stoß erfährt.In such an operation of the devices 1 f and 1 ″, a rapid closure of one of the lines 3 f and 3 ″ is achieved when the detector 21 experiences, for example, a temperature increase that reaches a predetermined or preset threshold, or when it experiences an impact .
In den Fig. 3a und 3b sind zwei AusfUhrungsbeispiele der Teile 1a und 1b dargestellt.3a and 3b are two exemplary embodiments of parts 1a and 1b shown.
Aus Fig. 3a ist ersichtlich, daß der Schnitt jedes der Teile 1a und 1b ein U-Profil aufweist. Gemäß Fig. 3b weist der Schnitt des Teils 1a ein M-förmiges Profil auf, während der Schnitt des Teils 1b ein W-förmiges Profil besitzt. Derartige Teile 1a und 1b, die ein M-förmiges bzw. ein W-förmiges Profil haben, können in vorteilhafter Weise in Verbindung mit einer Hülse bzw. Buchse aus Elastomer verwendet werden.From Fig. 3a it can be seen that the section of each of the parts 1a and 1b has a U-profile. According to Fig. 3b has the section of part 1a has an M-shaped profile, while the section of part 1b has a W-shaped profile. Such Parts 1a and 1b, which have an M-shaped and a W-shaped profile, respectively, can advantageously be used in conjunction with a sleeve or bush made of elastomer can be used.
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